Is it possible to create a perfect vacuum? - Rolf Landua and Anais Rassat

Traduttore: Sofia Ramundo Revisore: Silvia Fornasiero

"La natura rifugge il vuoto".

The universe is bustling with matter and energy.

L'universo è brulicante di materia ed energia.

Even in the vast apparent emptiness of intergalactic space,

Anche nell'apparente vasto vuoto dello spazio intergalattico,

there's one hydrogen atom per cubic meter.

vi è un atomo di idrogeno per metro cubo.

That's not the mention a barrage of particles

Per non menzionare la raffica di particelle

and electromagnetic radiation

e di radiazioni elettromagnetiche

passing every which way from stars, galaxies, and into black holes.

che passano ovunque tra stelle, galassie, fino ai buchi neri.

There's even radiation left over from the Big Bang.

Vi sono perfino radiazioni residue del Big Bang.

So is there such thing as a total absence of everything?

Esiste quindi una cosa come la totale assenza di tutto?

This isn't just a thought experiment.

Non è solo un esperimento mentale.

Empty spaces, or vacuums, are incredibly useful.

Gli spazi vuoti sono incredibilmente utili.

Nelle nostre case, gran parte degli aspirapolvere funziona

Inside our homes, most vacuum cleaners work

by using a fan to create a low-pressure relatively empty area

usando una ventola per creare un'area a bassa pressione relativamente vuota

that sucks matter in to fill the void.

che risucchia la materia per riempire il vuoto.

But that's far from empty.

Ma questo è tutt'altro che vuoto.

There's still plenty of matter bouncing around.

C'è un sacco di materia che gira intorno.

Manufacturers rely on more thorough, sealed vacuums

Gli industriali contano su un vuoto più completo e integro

for all sorts of purposes.

per tanti tipi di uso.

That includes vacuum-packed food that stays fresh longer,

Questi includono il cibo sottovuoto che rimane fresco più a lungo,

and the vacuums inside early light bulbs that protected filaments from degrading.

e il vuoto dentro le vecchie lampadine che proteggeva i filamenti dal degrado.

These vacuums are generally created with some version

Questi tipi di vuoto si creano in genere con una variazione

of what a vacuum cleaner does

di quello che fa un aspirapolvere,

using high-powered pumps that create enough suction

usando pompe molto potenti che creano una suzione abbastanza forte

to remove as many stray atoms as possible.

da rimuovere quanti più atomi vaganti possibile.

But the best of these industrial processes

Ma il migliore di questi processi industriali

tends to leave hundreds of millions of atoms

tende a lasciare centinaia di milioni di atomi

per cubic centimeter of space.

per centimetro cubo di spazio.

That isn't empty enough for scientists who work on experiments,

Ma non è abbastanza vuoto per gli scienziati che fanno esperimenti,

like the Large Hadron Collider,

come per il Grande Collisore di Adroni,

where particle beams need to circulate at close to the speed of light

dove i fasci di particelle devono circolare quasi alla velocità della luce

for up to ten hours without hitting any stray atoms.

fino a dieci ore senza colpire alcun atomo vagante.

So how do they create a vacuum?

Quindi come creano il vuoto?

The LHC's pipes are made of materials, like stainless steel,

I tubi del collisore sono fatti di materiali come l'acciaio inossidabile,

that don't release any of their own molecules

che non rilasciano nessuna delle loro molecole

and are lined with a special coating to absorb stray gases.

e che sono ricoperti da materiali speciali per assorbire gas vaganti.

Raising the temperature to 200 degrees Celsius

Alzando la temperatura fino a 200 gradi Celsius

burns off any moisture,

si elimina l'umidità

and hundreds of vacuum pumps take two weeks to trap enough gas and debris

e centinaia di pompe per il vuoto impiegano due settimane per trattenere

out of the pipes for the collider's incredibly sensitive experiments.

gas e detriti fuori dai tubi per i delicati esperimenti del collisore.

Even with all this,

Anche con tutto questo,

the Large Hadron Collider isn't a perfect vacuum.

il Grande Collisore di Adroni non è un vuoto perfetto.

In the emptiest places, there are still

Negli spazi più vuoti, vi sono ancora

about 100,000 particles per cubic centimeter.

circa 100 mila particelle per centimetro cubo.

But let's say an experiment like that could somehow get every last atom out.

Ma diciamo che un esperimento come questo possa togliere anche l'ultimo atomo.

There's still an unfathomably huge amount of radiation all around us

Vi è ancora un numero misteriosamente grande di radiazioni intorno a noi

that can pass right through the walls.

che possono passare attraverso i muri.

Every second, about 50 muons from cosmic rays,

Ogni secondo, circa 50 muoni provenienti dai raggi cosmici,

10 million neutrinos coming directly from the Big Bang,

10 milioni di neutrini provenienti direttamente dal Big Bang,

30 million photons from the cosmic microwave background,

30 milioni di fotoni dalla radiazione cosmica di fondo,

and 300 trillion neutrinos from the Sun pass through your body.

e 300 trilioni di neutrini provenienti dal Sole

attraversano il vostro corpo.

It is possible to shield vacuum chambers with substances,

È possibile schermare le camere a vuoto con delle sostanze,

including water,

inclusa l'acqua,

that absorb and reflect this radiation,

che assorbono e riflettono queste radiazioni,

except for neutrinos.

eccetto per i neutrini.

Let's say you've somehow removed all of the atoms

Diciamo che in qualche modo abbiate rimosso tutti gli atomi

and blocked all of the radiation.

e bloccato tutte le radiazioni.

Is the space now totally empty?

Ora lo spazio è totalmente vuoto?

Actually, no.

In verità, no.

All space is filled with what physicists call quantum fields.

Tutto lo spazio è pieno di ciò che i fisici chiamano campi quantistici.

What we think of as subatomic particles,

Quello che riteniamo particelle subatomiche,

electrons and photons and their relatives,

elettroni e fotoni e cose affini,

are actually vibrations in a quantum fabric

sono in realtà vibrazioni in una struttura quantica

that extends throughout the universe.

che si estende attraverso l'universo.

And because of a physical law called the Heisenberg Principle,

E per una legge fisica nota come Principio di Heisenberg,

these fields never stop oscillating,

i campi non smettono mai di oscillare,

even without any particles to set off the ripples.

anche senza particelle che inizino la vibrazione.

They always have some minimum fluctuation called a vacuum fluctuation.

Hanno sempre una fluttuazione minima chiamata fluttuazione del vuoto.

This means they have energy, a huge amount of it.

Significa che hanno energia, una quantità enorme.

Because Einstein's equations tell us that mass and energy are equivalent,

Perché le equazioni di Einstein dicono che massa ed energia si equivalgono,

the quantum fluctuations in every cubic meter of space

le fluttuazioni quantiche in ogni metro cubo di spazio

have an energy that corresponds to a mass of about four protons.

hanno un'energia che corrisponde alla massa di circa quattro protoni.

In other words, the seemingly empty space inside your vacuum

In altre parole, lo spazio che sembra libero nel vostro vuoto

would actually weigh a small amount.

in realtà avrebbe un piccolo peso.

Quantum fluctuations have existed since the earliest moments of the universe.

Le fluttuazioni quantiche esistono sin dai primi momenti dell'universo.

In the moments after the Big Bang,

Negli attimi successivi al Big Bang,

as the universe expanded,

mentre l'universo si espandeva,

they were amplified and stretched out to cosmic scales.

erano amplificate e si allungavano a dimensioni cosmiche.

Cosmologists believe that these original quantum fluctuations

I cosmologi credono che queste fluttuazioni quantiche originarie

were the seeds of everything we see today:

siano i semi di tutto quello che vediamo oggi:

galaxies and the entire large scale structure of the universe,

le galassie e l'intera struttura dell'universo,

as well as planets and solar systems.

insieme a pianeti e sistemi solari.

They're also the center of one of the greatest scientific mysteries of our time

Sono anche al centro di uno dei più grandi misteri scientifici dei nostri tempi

because according to the current theories,

perché secondo le attuali teorie,

the quantum fluctuations in the vacuum of space

le fluttuazioni quantiche nel vuoto dello spazio

ought to have 120 orders of magnitude more energy than we observe.

dovrebbero avere 120 volte più energia di quanto osservato.

Solving the mystery of that missing energy

Risolvere il mistero dell'energia mancante

may entirely rewrite our understanding of physics and the universe.

potrebbe riscrivere la nostra comprensione della fisica e dell'universo.

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